The Role of Exosomal Vimentin in Mediating Wound Healing

Abstract

Despite great advances in tissue engineering and regenerative medicine,impaired wound healing is still a challenging clinical problem. Accumulating evidence demonstrates the ability of extracellular vesicles and specifically, exosomes in regenerative therapy and tissue engineering. Previous studies showed that adipose stem cell-derived exosomes have great potential in accelerating cutaneous wound healing by affecting fibroblast activities. It has been shown that vimentin serves as a coordinator of the healing process. Interestingly, vimentin has been reported to be detectable in exosomes from different cell types which we called exosomal vimentin. Therefore, we hypothesized that vimentin incorporated into the exosomes may contribute to mediating fibroblast activities in wound healing. During my Ph.D. thesis, we revealed the active and necessary role of exosomal vimentin in promoting wound healing. Our results revealed that exosomal vimentin from adipocyte progenitor cells acts as a promoter of fibroblast proliferation, migration, and ECM secretion. Our results suggested that exosomes can serve as an efficient transportation system to deliver and internalize vimentin into target cells, while vimentin could have an impact on exosome transportation, internalization, and cell communication. Furthermore, our findings revealed that during mechanical stress such as osmotic imbalance, exosomal vimentin can protect fibroblasts against stress and inhibit stress induced apoptosis. These data suggest that exosomes could be considered either as a stress modifier to restore the osmotic balance or as a conveyer of stress to induce osmotic stress-driven conditions. In conclusion, our in vitro and in vivo experiments provide evidence that exosomal vimentin shortens the healing time and reduces scar formation.

Trots stora framsteg inom vävnadsteknik och regenerativ medicin, så är försämrad sårläkning fortfarande ett stort problem inom klinisk medicin. Det finns allt starkare belägg för att extracellulära vesikler, särskilt exosomer, har sårläkande förmåga i samband med regenerativ terapi och vävnadsteknik. Tidigare studier har visat att exosomer som härrör sig från adipocyta stamceller har stort potential i påskyndandet av hudens sårläkning genom deras förmåga att påverka aktiviteten hos fibroblaster. Man har visat att vimentin fungerar som en koordinator för läkningsprocessen. Vi har kunnat påvisa närvaro av vimentin i exosomer från olika celltyper, som vi kallar exosomalt vimentin. Därmed antog vi att vimentin inkorporerat i exosomer kunde bidra till förmedlingen av fibroblastaktiviteten vid sårläkning. Under mitt doktorsarbete har vi påvisat exosomalt vimentin är nödvändigt för att främja sårläkning. Våra resultat visade att exosomalt vimentin från adipocyt-progenitorceller stimulerar fibroblastproliferation, migration och ECM-sekretion. Våra resultat antydde att exosomer kan fungera som ett effektivt system för att transportera och internalisera vimentin i målceller, medan vimentin i sin tur kan ha en inverkan på exosomtransport, internalisering och cellulär kommunikation. Dessutom visade våra resultat att exosomalt vimentin under mekanisk stress, såsom osmotisk obalans, kan skydda fibroblaster mot stress och hämma stressinducerad apoptos. Dessa data indikerar att exosomer kan betraktas antingen som stressmodifierare för att återställa osmotisk balans eller som en stressbärare för att inducera osmotiska stressdrivna tillstånd. Sammanfattningsvis visar våra experiment, både in vitro och in vivo, att exosomalt vimentin försnabbar sårläkning på ett signifikant vis och att det även minskar ärrbildning.